雙道起坡甩車場斜面線路計算

蘇國星 武春陽

（吉林省工程技術有限公司，吉林 長春 130012）

1 概述

甩車場線路包括甩車場交岔點的線路、斜面線路、斜、豎曲線，以及平巷存車線路。甩車場的設計應計算出由甩車場交岔點至存車線路的整個線路的平、斜、立面尺寸及相互之間關系，并畫出平面圖及線路坡度圖。甩、提車線路都在斜面上，因此用斜面尺寸表示線路各段長度，便于掌握設計尺寸，也給現場施工帶來方便。

那么在斜面上的雙軌中心距如何表示呢？本文以雙道起坡分車道岔向外分岔斜面線路二次回轉方式為例，如圖1 所示。圖1 中，α1為一次斜面回轉角，α2分車道岔角，β 為軌道上山傾角，β2為二次為傾斜角，θ2為二次水平投影角，點E、E1分別為提車線和甩車線的豎曲線的切線交點。先作輔助線，由D 點作平行于MG 的水平線DH，由G 點作DH 的垂線GG1，GG1=S 是平面雙軌中心距，再由D 點作O2G 的垂線DP1，DP1=S1是斜面雙軌中心距。已知條件：GG1=S、∠DGG1=θ2、∠P1DG=α1+α2。求：S1。求證：DP1=DG cos (α1+α2)，DG=GG1/cosθ2=S/cosθ2。∴DP1=S1=S cos(α1+α2)/ cosθ2。

在計算公式：S/S1=cosθ2/cos(α1+α2)，可看出平、斜面雙軌中心距與平、斜面線路轉角之間有一定的關系。

2 設計參數

2.1 平面雙軌中心距DP 與斜面雙軌中心距DP1 所形成的夾角ω

在圖1 中，先作輔助線，從分車道岔連結雙軌線路時所確定的連結點D（提車線斜面曲線的切線交點）作直線DP 和DP1垂直于MG 和O2G，連結點P 和P1，形成一個Rt△DPP1，并Rt△DPP1⊥垂直面MGO2。在Rt△DPP1中，DP=S 為水平雙軌線路中心距，DP1=S1為斜面雙軌線路中心距，其兩邊形成的角就是∠ω。

2.2 斜面雙軌線路中心距S1

斜面雙軌線路中心距為S1=S/ cosω。

2.3 斜面雙軌線路中心距的自然高差Δh

在圖1 中點P1作MG 的垂線P1P2，P1P2是斜面線路中心距的自然高差Δh。Δh= P1P2= DP tgω cosβ2= S tgω cosβ2。

圖1 線路計算圖

2.4 甩車場的高低道最大高差ΔH

雙道起坡甩車場由重、空車線兩個相反的坡度而形成高低道標高之差ΔH。也就是提車線路豎曲線切線交點E 與甩車線路豎曲線切線交點E1的標高之差。根據線路的長度和坡度確定。見圖2。

圖2 線路坡度圖

2.5 實際甩、提高差Δh3

由于雙軌線路中心距的自然高差Δh 的存在，甩、提車線路豎曲線切線交點之間應有的標高之差就是實際甩、提高差。根據最大高差，甩車線路豎曲線切線交點實際抬高的標高Δh3。Δh3=ΔH－Δh 見圖2。

2.6 水平超前距離ΔL 和斜面超前距離Δl

斜面雙軌線路中心距投影到水平面，甩車線路的投影點比提車線路投影點（或水平面雙軌中心距）往前的水平長PP2，就是水平超前距離ΔL，ΔL=PP2= S tgω sinβ2。

水平超前距離ΔL 在斜面甩車線路上的斜長D1P1，就是斜面超前距離Δl。

Δl= D1P1=S tgω tgβ2。

2.7 甩、提車線路的投影平行線垂直距離h

把提車線路投影到甩車線路的垂直面時，其形成的兩個平行線的距離PP1就是甩、提車線路的投影平行線垂直距離h，PP1⊥O2G。h= PP1= S tgω。

2.8 斜面雙軌線路的鉛垂（垂直）高差Δh2

把提車線路投影到甩車線路的垂直面時，其形成的兩個平行線的鉛垂（垂直）線段D1P 就是斜面雙軌線路的鉛垂（垂直）高差Δh2。Δh2=S tgω/cosβ2。

3 甩車場的線路布置及計算

甩車場的線路是自甩車道岔至存車場的道岔之前的線路。其具體線路布置如下：

在斜面交岔點中安設一組甩車道岔和一組分車道岔之后，布置斜面雙軌線路。分車道岔開始到常規雙軌線路之前有一段雙軌線路過渡段。其過渡段分別為提車線的斜線線路和甩車線的直線線路。這兩個線路和雙軌線路中心距DP1形成一個Rt△O2DP1。其斜線線路長度為m1=O2D=S1/sinα2，直線線路長度為m1=O2P1=S1/tgα2，DP1=S1。過渡段線路之后布置以S1為雙軌線路中心距的平行甩、提線路。

在過渡段中要看到一個問題，就是過渡段的斜線線路及常規提車線路投影到甩車線路的垂直面時，斜線線路終點D 投影到平面雙軌線路中心距的點P 上，投影后的斜面雙軌中心距變成PP1=h= S tgω，由PP1⊥O2G，而從點P 開始往下提車線路的投影是以垂直距離為h 的與甩車線路平行線路。見圖1 中虛線。

另一個注意的問題是畫線路坡度時，線路過渡段的斜線線路與直線線路只相交而不是平行的。因此，斜線投影到直線甩車線路時，其斜線線路長度及傾角不是真實的數值，如需要按下式計算：

投影角∠γ=tg-1(m2sinβ2+Δh)/ (m2cosβ2－ΔL)

投影線路斜長m3=O2P= (m2sinβ2+Δh)/sinγ=(m2cosβ2－ΔL)/cosγ

雙軌線路過渡段之后線路布置首先研究提車線線路，在過渡段終點D 往上設置斜面曲線切線T1，其點D 往下開始提車線線路的方位和坡度改為平行于甩車線線路。布置斜面曲線切線T1、緩和直線段d 和提車線線路豎曲線切線TD。其切線交點為點E，從點E 往前開始布置線路坡度為水平的豎曲線切線TD和水平過渡段，其長度為1000mm。其目的是便于設計和施工。見圖2。再往前布置重車存車線路，本文不再論述。

這樣提車線線路的主要斜面線路是已知的直線長度DE，lD=DE=T1+d+TD。

甩車線路布置是先在甩車場線路坡度圖上確定各數據的位置，然后從上到下線路連結起來就成為甩車線路。

我們要確定的位置是由下至上找出關系位置。從提車線路的豎曲線切線交點E 開始，點E 作甩車線路的垂線EF，EF 在線路坡度圖上看就是甩、提車線路的投影平行線垂直距離h，見圖2。EF=PP1=h，且DE=P1F=lD=lG，其數值都是已知的。EF 線在斜面線路上看就是斜面雙軌線路中心距EF=DP1。見圖1。

甩、提線路的豎曲線切線交點E、E1之間存在實際甩、提高差Δh3，從而確定甩車線路的豎曲線的切線交點E1的位置，l=E1F=Δh3/sinβ2。點E1前后布置甩車線路豎曲線切線的水平、斜線長度TG。

甩車線路豎曲線終點到點P1的線路長度為L3= lG－l－TG。甩車線路豎曲線起坡點到提車線路緩沖段前面的距離L5=L2+1000。那么甩車線路的結束點為方便設計及施工，和提車線路一起至點W 結束。再往前布置空車存車線路，本文不再論述。

下面計算一下甩車、提車線路豎曲線之間的尺寸如下：

甩車場布置及計算后要畫出完整的施工圖；施工圖中應包括斜面交岔點、斷面圖和甩車場平面及線路坡度圖。實際施工在斜面上進行，但在整個井下工程實際測量工作中，只能做平面圖來表示其井巷方位、標高、長度。所以必須把斜面尺寸改成水平尺寸，要畫出完整的甩車場平面圖。

4 結論

本文甩車場做法是先把斜面線路尺寸確定后，其尺寸投影到水平上去，因此稱其為斜面法，而《采礦工程設計手冊》[1]中，甩車場做法是先把水平面線路尺寸確定后，其尺寸投影到斜面上去。因此其做法為平面法，由于做法不同，計算過程不一，但結果是一樣的（L0、L1、L2、L4），存在差異是：

4.1 在計算過程中，由于斜面超前距離Δl的存在，甩車線線路存在差異

平面法m2＜斜面法m2

平面法L3＞斜面法L3。

4.2 在線路坡度圖上相同坡度β2的兩個平行的甩、提車線路間距：平面法是用其平行線的鉛垂線高差Δh2，而斜面法是用其平行線垂直距離h。

4.3 甩車線豎曲線切線交點E1位置的確定

平面法l=（ΔH－Δh2）/sinβ2

斜面法l=（ΔH－Δh）/sinβ2=Δh3/sinβ2。